一种电致变色器件及其变色方法技术

本发明专利技术提供了一种电致变色器件及其变色方法。所述电致变色器件包括依次层叠的第一基底、第一透明导电层、第一电致变色层、电解质层、第二电致变色层、第二透明导电层和第二基底；第一电致变色层和第二电致变色层的材料均为阴极电致变色材料或均为阳极电致变色材料。变色方法包括：对预处理后的电致变色器件循环施加与第一电压方向相反和相同的电压，使电致变色器件在不同颜色间切换。本发明专利技术提供的电致变色器件采用了两层电致变色层均为阳极电致变色材料或均为阴极电致变色材料的结构，结合特定的变色方法，实现了在不同颜色间的切换，扩展了电致变色材料的选择范围。扩展了电致变色材料的选择范围。扩展了电致变色材料的选择范围。

【技术实现步骤摘要】
一种电致变色器件及其变色方法


[0001]本专利技术属于变色器件
，具体涉及一种电致变色器件及其变色方法。

技术介绍

[0002]电致变色是指材料的光学属性在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。电致变色器件在变色眼镜、电子显示、军事隐藏、建筑节能等领域有非常重要的应用前景。
[0003]现有的电致变色器件一般采用导电层-电致变色层-电解质层-离子储存层(电致变色层)
-ꢀ
导电层的层叠结构。其中，电致变色层是电致变色器件的核心之一，构成电致变色层的电致变色材料可分成无机电致变色材料与有机电致变色材料。无机电致变色材料具有稳定、响应快的优点，如三氧化钨(WO3)、五氧化二钒(V2O5)、氧化镍(NiO)、二氧化钛(TiO2)。有机电致变色材料种类多，颜色丰富，便于设计，如紫罗精、聚噻吩类。电致变色材料根据颜色变化还可分成阴极电致变色材料与阳极电致变色材料。阴极电致变色材料可以得电子发生还原反应，在着色和褪色之间切换颜色；阳极电致变色材料可以失电子发生氧化反应，在着色和褪色之间切换颜色。
[0004]当前，大多数电致变色器件的制作工艺较复杂，颜色变化单一，难以满足多色显示以及个性化定制的需求。为了实现电致变色器件的颜色切换，现有技术选用在颜色变化上能相互匹配的阴极电致变色材料和阳极电致变色材料来组装电致变色器件。例如选用变色范围在红色至无色的阴极电致变色材料，和变色范围在无色至蓝色的阳极电致变色材料组装器件，实现电致变色器件在红色至蓝色之间的切换。
[0005]CN 105278198A公开了一种互补型无机全固态电致变色器件及其制备方法，该器件包括由下至上依次设置的衬底、透明导电层、阳极电致变色层、离子存储层、快离子传输层、阴极电致变色层和透明导电层。CN 105607375A公开了一种高通量筛选固态无机电致变色材料的电致变色器件及其制备方法，其中每一个电致变色器件单元自下透明导电层起从内至外依次镀制有阴极电致变色层、固态电解质层、阳极电致变色层及上透明层。CN 110109311A公开了一种全固态电致变色器件及其制备方法，该器件由依次设置的衬底A、透明导电层A、阳极电致变色层、固体电解质层、阴极电致变色层、透明导电层B和衬底B组合而成，阴极电致变色层为掺杂金属原子的氧化钨薄膜，阳极电致变色层为掺杂金属原子的氧化镍薄膜。这些电致变色器件均采用了阴极电致变色层和阳极电致变色层配合的结构。
[0006]但是，由于目前电致变色材料的种类较少，对于阳极电致变色材料(或阴极电致变色材料)可能难以找到与其颜色相匹配的阴极电致变色材料(或阳极电致变色材料)，需要自主设计研发；而颜色相匹配的又可能都属于阳极电致变色材料或阴极电致变色材料。这就导致上述结构的电致变色器件在实际应用中容易受到颜色、材料或工艺的限制，难以推广到更多颜色的相互切换。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种电致变色器件及其变色方法。该电致变色器件采用了两层电致变色层均为阳极电致变色材料或均为阴极电致变色材料的结构，结合特定的变色方法，实现了在不同颜色间的切换，扩展了电致变色材料的选择范围，易于推广到更多颜色的相互切换，可以满足多色显示以及个性化定制的需求。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种电致变色器件，所述电致变色器件包括依次层叠的第一基底、第一透明导电层、第一电致变色层、电解质层、第二电致变色层、第二透明导电层和第二基底；
[0010]所述第一电致变色层和所述第二电致变色层的材料均为阴极电致变色材料或均为阳极电致变色材料。
[0011]本专利技术提供的电致变色器件的两层电致变色层均采用阴极电致变色材料或阳极电致变色材料，结合特定的变色方法，可以在不同颜色间切换，从而使得两层电致变色层的材料无需局限于阴极电致变色材料与阳极电致变色材料的组合，扩展了电致变色材料的选择范围。
[0012]在本专利技术一实施方式中，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层各自独立地由氧化铟锡(indium-tin oxide，ITO)、氧化锌铝(aluminum zinc oxide，AZO)、氟掺杂氧化锡(fluorinedoped tin oxide，FTO)、银纳米线、石墨烯、碳纳米管、金属网格和银纳米颗粒中的至少一种形成。
[0013]在本专利技术一实施方式中，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度各自独立地为1-1000nm，例如可以是1nm、2nm、5nm、8nm、10nm、15nm、20nm、25nm、50nm、70nm、 100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、 650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm或1000nm等。
[0014]本领域中，阴极电致变色材料包括阴极电致变色还原态着色材料、阴极电致变色氧化态着色材料和阴极电致变色多色材料。
[0015]阳极电致变色材料包括阳极电致变色还原态着色材料、阳极电致变色氧化态着色材料和阳极电致变色多色材料。
[0016]其中，阴极电致变色还原态着色材料初始态为无色，得电子还原态变为有色；此类材料包括TiO2，WO3，Nb2O5，MoO3，Ta2O5，紫精及其衍生物等。
[0017]阴极电致变色氧化态着色材料初始态为有色，得电子还原态变为无色；此类材料包括普鲁士蓝(Prussian blue)类及其衍生物，钌紫(Ruthenium purple)类及其衍生物等。
[0018]阴极电致变色多色材料的颜色变化可以是多种颜色变化，例如初始态为颜色a，得电子中间态为颜色b，得电子还原态变为颜色c；或者是双色变化，例如初始态为颜色a
’
，得电子还原态变为颜色c
’
；此类材料包括CoO
x
，Rh2O3，二茂铁及其衍生物等。
[0019]阳极电致变色还原态着色材料初始态为着色，失电子氧化态变为无色；此类材料包括聚噻吩及其衍生物等。
[0020]阳极电致变色氧化态着色材料初始态为无色，失电子氧化态变为有色；此类材料包括 NiO，IrO2，聚三苯胺类及其衍生物等。
[0021]阳极电致变色多色材料的颜色变化可以是多种颜色变化，例如初始态为颜色d，失
电子中间态为颜色e，失电子氧化态变为颜色f；或者是双色变化，例如初始态为颜色d
’
，失电子氧化态变为颜色f
’
；此类材料包括V2O5，MnO2，聚苯胺及其衍生物，聚吡咯及其衍生物等。
[0022]本专利技术提供的电致变色器件的第一电致变色层和第二电致变色层的材料可以分别从阴极电致变色还原态着色材料、阴极电致变色氧化态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电致变色器件，其特征在于，所述电致变色器件包括依次层叠的第一基底、第一透明导电层、第一电致变色层、电解质层、第二电致变色层、第二透明导电层和第二基底；所述第一电致变色层和所述第二电致变色层的材料均为阴极电致变色材料或均为阳极电致变色材料。2.根据权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层各自独立地由氧化铟锡、氧化锌铝、氟掺杂氧化锡、银纳米线、石墨烯、碳纳米管、金属网格和银纳米颗粒中的至少一种形成；优选地，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的厚度各自独立地为1-1000nm。3.根据权利要求1或2所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一电致变色层和所述第二电致变色层的材料不同时为阴极电致变色多色材料，且不同时为阳极电致变色多色材料；所述第一电致变色层和所述第二电致变色层的材料均不为阴极电致变色多色材料，且均不为阳极电致变色多色材料。4.根据权利要求1-3任一项所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一电致变色层和所述第二电致变色层的材料均为阴极电致变色还原态着色材料、均为阴极电致变色氧化态着色材料、均为阳极电致变色还原态着色材料或均为阳极电致变色氧化态着色材料。5.根据权利要求1-4任一项所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一电致变色层的单位面积最大电荷转移数为0-35C/cm2且不包括0，所述第二电致变色层的单位面积最大电荷转移数为0-35C/cm2且不包括0；优选地，所述第一电致变色层与所述第二电致变色层的单位面积最大电荷转移数之比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：程窍，何嘉智，曹超月，
申请(专利权)人：深圳市光羿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：